Peneliti di Monash University menunjukkan bahwa kekacauan yang dirancang bisa menjadi solusi untuk membuat perangkat optik bekerja jauh lebih efisien. Dengan pendekatan ini, satu metasurface kini mampu menjalankan 11 fungsi optik sekaligus dalam ruang yang sangat kecil.
Temuan tersebut datang dari kelas baru metasurface kacau terstruktur yang disebut disordered mosaic metasurfaces. Alih-alih menuntut susunan elemen yang sepenuhnya rapi, para peneliti justru menata komponen pengendali cahaya dalam pola mosaik agar beberapa fungsi bisa berbagi area yang sama.
Kekacauan yang justru memberi efisiensi
Dalam fotonik konvensional, metasurface biasanya dibuat untuk satu fungsi tertentu. Satu perangkat umumnya hanya fokus pada satu tugas, seperti memfokuskan cahaya atau memanipulasi polarisasi, sehingga kebutuhan ruang dan komponen menjadi lebih besar.
Dr. Haoran Ren menjelaskan bahwa gangguan sering dianggap sebagai masalah dalam rekayasa. Namun dalam pendekatan ini, disorder dipakai secara sengaja agar performa naik tanpa menambah ukuran perangkat secara signifikan.
Konsep yang dipakai menggunakan meta pixels, yaitu elemen kecil pengendali cahaya yang disusun tidak seragam. Pola seperti ini membuat ruang yang biasanya habis untuk satu fungsi bisa dihemat, lalu dipakai untuk fungsi optik lain.
Dr. Chi Li menggambarkan gagasan itu seperti penataan ulang ruang kota. Dalam desain lama, satu area diberi satu fungsi penuh, sedangkan dalam desain baru beberapa fungsi dapat hidup berdampingan secara lebih efisien.
Satu permukaan, 11 fungsi optik
Untuk membuktikan konsep tersebut, tim membuat jenis lensa optik baru yang bekerja pada rentang panjang gelombang 1200 hingga 1400 nanometer. Di dalam satu engineered surface, perangkat itu menggabungkan 11 fungsi optik berbeda.
Kemampuan itu membuat lensa tetap fokus secara konsisten pada berbagai warna tanpa distorsi yang biasanya muncul pada sistem optik yang lebih sederhana. Tim juga menunjukkan bahwa informasi polarisasi cahaya dapat ditangkap hanya dalam satu kali pengukuran.
Kapasitas ini penting karena analisis seperti itu sebelumnya sering memerlukan banyak pengukuran atau peralatan tambahan. Dengan perangkat yang lebih ringkas dan multifungsi, proses pengolahan cahaya berpotensi berjalan lebih cepat dan lebih efisien.
Peluang untuk telekomunikasi dan sensor
Platform baru ini menawarkan cara yang dapat diperluas untuk menyatukan banyak fungsi optik dalam satu perangkat kompak. Di sektor telekomunikasi, pendekatan seperti ini bisa membantu merampingkan infrastruktur optik yang selama ini kompleks dan memakan tempat.
Potensi penerapannya juga mencakup diagnostik biomedis, sensor lingkungan, dan pencitraan berbasis ruang angkasa. Semua bidang tersebut membutuhkan sistem optik yang kecil, tetapi tetap mampu menjalankan banyak tugas dengan stabil.
Meski hasil laboratorium menunjukkan kemajuan besar, persoalan skala produksi masih menjadi tantangan. Penelitian ini membuktikan konsepnya dapat bekerja di lingkungan riset, tetapi penerapan ke manufaktur komersial masih memerlukan pengujian lebih lanjut.
Arah baru dalam fotonik
Penelitian ini dilakukan di Monash Nanophotonics Laboratory dengan kontribusi tambahan dari University of Exeter dan University of the Witwatersrand. Kolaborasi lintas institusi itu memperlihatkan bahwa engineered disorder kini dipandang sebagai jalur riset yang serius.
Dengan menunjukkan bahwa ketidakteraturan yang dirancang bisa mengungguli keteraturan pada kondisi tertentu, studi ini membuka arah baru bagi pengembangan fotonik. Jika pendekatan tersebut terus berkembang, perangkat optik masa depan berpeluang menjadi lebih kecil, lebih serbaguna, dan lebih efisien dalam menangani pemrosesan cahaya yang makin kompleks.
-
-
-
-
